Synthese von 1-Methylimidazol

Methylierungen von Imidazol- und Benzimidazolderivaten werden üblicherweise in Anwesenheit von Alkalialkoxiden, -hydroxiden oder Natriumamid in Lösungsmitteln wie absolutem Ethanol, Dioxan, Toluol oder flüssigem Ammoniak oder im Zweiphasensystem unter Verwendung von Kronenethern bzw. quartären Ammoniumsalzen durchgeführt. Durch Bildung des Imidazol-Natriumsalzes durch einen Überschuss wässriger Natronlauge lässt sich die Methylierung jedoch auch im wässrigen Milieu mit akzeptablen bis sehr guten Ausbeuten ausführen. Die wässrige Methylierung liefert bei Verwendung von Methyliodid zur Gewinnung von 1-Methylimidazol (MIM) mit einer Ausbeute von lediglich 55% nur beschränkt zufriedenstellende Ergebnisse. Dagegen lassen sich zur Synthese von 1-Benzyl(benz-)imidazol mit Benzylchlorid und Dimethylsulfoxid als Aktivator bei Raumtemperatur Ausbeuten bis ~100% erreichen.
MIM findet sich in der Biochemie in vielen organischen Substanzen wie Histamin, Histidin oder Adenosin wieder und wird auch in der organischen Chemie zur Synthese von ionischen Flüssigkeiten, z. B. BMIMPF₆, verwendet. Außerdem stellt es einen ausgezeicheneten Katalysator bei der Dakin-West-Reaktion dar, da die Selektivität der Bildung von Mono- oder Diarylketonen maßgeblich beeinflusst werden kann.

Geräte:

Magnetrührer, Ölbad, Sulfierkolben, Thermometer, Rückflusskühler, Scheidetrichter, diverse Erlenmeyerkolben, Vakuumdestille, Vakumpumpe

Chemikalien:

Imidazol (C)


Methyliodid (T)


Natriumhydroxid (C)


Chloroform (Xn)


Natriumsulfat, wasserfrei
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1-Methylimidazol (?)



Hinweis:

Methyliodid ist krebserregend.

Durchführung:

In einem Sulfierkolben mit Magnetrührer, Thermometer und Rückflusskühler werden 13,6 g Imidazol vorgelegt, mit 60 ml 50%iger Natronlauge überschichtet und bei Raumtemperatur einige Minuten gerührt. Nach 5 Minuten werden 13 ml Methyliodid dazugegeben und der Kolbeninhalt weiter gerührt. Zu Beginn sind die einzelnen Phasen gut sichtbar und müssen mit dem Magnetrührer gut durchmischt werden. Dann wird auf 30-40 °C erhitzt und eine Stunde auf dieser Temperatur gehalten. Das erkaltete Gemisch wird 3x mit je 50 ml Chloroform extrahiert. Die organische Phase wird mit Wasser gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet, im Vakuum eingeengt und das Produkt schließlich destilliert.

Ausbeute: 8 g (50% d. Th.)

Entsorgung:

Die Lauge wird neutralisiert in den Ausguss gegeben und die verwendeten Lösungsmittel werden zurückgewonnen oder dem halogenfreien Lösungsmittelabfall zugeführt. Methyliodid wird mit Ammoniakwasser unschädlich gemacht.

Erklärung:

Durch den Überschuss an Hydroxidionen wird das Imidazol zum nucleophilen Imidazol-1-id deprotoniert und greift das Methyliodid an, wodurch das Produkt gebildet wird.



Bilder:


Kolben mit Imidazol


Kolben im Ölbad zu Anfang der Reaktion


Phasenbildung nach Reaktionsende


Extraktion


Getrocknete Chloroformphase


Teil des Produktes (durch zu starkes Destillieren sind einige farbige Nebenprodukte in die Vorlage gelangt)